文档介绍：第三章测量不确定度及评定
§ 基本概念
§ 不确定度评定
问题:什么是不确定度?为什么要引入不确定度?
真值难以测定,测量误差始终存在,实际只能测定近似值,近似值不断逼近真值。随测试技术的发展,近似值越逼近真值,逼近范围如何需要考察。
§ 基本概念
测量结果不能定量给出,具有不确定性。
利用测量不确定度的表示定量评定测量水
平或质量。
一、产生背景
●20世纪90年代之前, 采用“测量误差”评定测量结果质量高低。
●1993年,国际标准化组织颁布并实施了GUM,即《测量不确定度表示指南》,1995年作了重新修订,定量表示测量结果可疑的程度。
●1999年,中国制定了国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》(JJF1059-1999),该规范原则上等同GUM的基本内容,作为我国统一准则对测量结果及其质量进行评定、表示和比较。
●CMA:中国计量认证起于1989年,近年来实验室通过计量认证的质量手册及程序性文件表述都要接近于GUM。
二、定义及分类
1、定义
测量不确定度:由测量结果给出的被测量估计值的可能误差的度量,表征被测量的真值所处范围的评定。
●被测量X的测量结果为 x±U,其 x 是X的最佳估计值,U 是 x 的测量不确定度。(有效数字为一位,最多两位)
●X的测量结果表示并非是一个确定的值,它表征了被测量的真值所处的范围。
2、分类
(1)标准不确定度:以标准偏差表示的测量不确定度。 u =σ,k =1。依据其评定方法分为“A”、“B”类。
A类不确定度:用对观测列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度。
特点:对被测量进行多次测量,通过对观测列用统计方法评定得出。
●表征A类评定所得不确定度分量的方差估计值记为u 2,由一系列重复观测值算得,u2即统计方差σ2的估计值S2,故A类标准不确定度u=S。
B类不确定度:A类以外的标准不确定度。
(2) 扩展不确定度U:U=kσ=k u(标准偏差的倍数)
k 称包含因子(覆盖因子),k 通过 t 检验求得,如果 n 不是足够大,服从 t 分布。
JJF1059-1999规定:
置信水平P = ,扩展不确定度以 U99 表示;
置信水平P = ,扩展不确定度以 U95 表示。
P = k = 1
P = k = 2
P = k = 3
●给定置信水平P,扩展不确定度记为U =kp u,
kp采用 t 分布临界值。
三、测量误差与测量不确定度的比较
测量误差
测量不确定度
1
是一个确定的数值,不具统计含义
是一个区间,具统计概念
2
有正有负
恒定的正值
(无符号参数)
3
不存在自由度
与自由度有关
(测定次数多,误差区间小)
4
不存在置信概率
与置信概率有关
(有函数关系)
测量误差与测量不确定度比较:
●两者根本区别在于误差表示测量结果对真值的偏离,因此它是一个确定的值,而不确定度表明被测量值的分散性,因此它表示一个区间。
●同一个置信水平比较,对测量者的水平来说,不确定度越小,则测量水平越高。
§ 不确定度评定
等精度直接测量:指在参与测量的五大要素均不发生变化条件下,使用测量仪器或测量器具重复测量,获得测量数据,又称重复性测量。测量结果在误差范围内可重现。
五大要素:仪器、测定方法、测定环境、人员、
测定对象
一、等精度直接测量
二、等精度直接测量不确定度的评定
1、测量数据的预处理
(一)评定方法与步骤
(2)判断粗大误差并将其剔除
主要是Dixon检验剔除
(1)消除系统误差
没有或基本没有系统误差,是测量不确定度评定的前提条件。( 显著性检验- t 检验)